El nuevo modelo aprovecha la potencia de la supercomputación para una simulación de inundaciones más precisa

Los investigadores de ORNL utilizaron TRITON para simular la inundación de las inundaciones en Houston, Texas, y las áreas circundantes que resultaron del huracán Harvey en 2017. El violeta claro indica aguas poco profundas, mientras que el violeta oscuro indica aguas profundas. Crédito: Sudershan Gangrade / ORNL

Un equipo de investigadores del Laboratorio Nacional Oak Ridge del Departamento de Energía y la Universidad Tecnológica de Tennessee ha creado un modelo de inundación 2D de código abierto diseñado para un sistema informático de arquitectura múltiple. Operational Needs 2D Runoff Immersion Toolkit, o TRITON, puede usar varias GPU o GPU para modelar inundaciones de forma más rápida y precisa que las herramientas existentes.


El modelado de inundaciones es una parte esencial de la preparación y respuesta ante emergencias. Sin embargo, los formularios deben ser rápidos y precisos al mismo tiempo – volver Resultados de la simulación En cuestión de minutos – para ser herramientas útiles para la toma de decisiones y la planificación. Cuanto mayor sea la precisión del modelo, mayor será la potencia computacional necesaria para ejecutarlo, por lo que las organizaciones pueden recurrir a modelos más simples que sacrifiquen la precisión en aras de la velocidad. los poder aritmético Las GPU permiten que los cálculos de los modelos de alta resolución se ejecuten más rápido que los modelos más simples que solo usan CPU.

como tal computación de alto rendimiento Se ha convertido en una herramienta indispensable para la ciencia, y también se ha convertido en un requisito de los tiempos modernos. Inundación Modelos para aprovechar la potencia de las arquitecturas híbridas CPU + GPU. TRITON, cuyo desarrollo fue financiado por el Programa de modelado meteorológico digital de la Fuerza Aérea, está específicamente optimizado para el diseño de supercomputadoras de ingeniería múltiple como la IBM AC922 Summit en Command Computing Facility en Oak Ridge.

Shih-Chieh dijo: «Lo único de TRITON no es solo que usa GPU, no es el único modelo de inundación accesible por GPU. Pero está diseñado para usar varias GPU simultáneamente, lo que lo hace adecuado para resolver problemas de inundación en la parte superior. » Kao, el líder del grupo ORNL que dirigió el proyecto.

Prueba de agua. Crédito: Laboratorio Nacional de Oak Ridge

El equipo puso a prueba el modelo para demostrar su consistencia, estabilidad y algunas capacidades únicas, como el hidrograma de escorrentía. Estos datos opcionales permiten a TRITON simular inundaciones intensas, es decir, inundaciones repentinas locales, así como inundaciones de ríos. Durante la crecida de un río, un arroyo o río crece e inunda la llanura aluvial. Usando un conjunto de datos de FEMA de 100 años como punto de referencia, las simulaciones que usaron el hidrograma de escorrentía fueron más precisas que el modelo hidráulico básico solo.

«Para comprender realmente el impacto de las inundaciones, debemos comprender las inundaciones, lo que implica la profundidad de un río y la interpretación de diferentes eventos de inundación: ríos e inundaciones repentinas. Los modelos de inundaciones convencionales generalmente solo abordan las inundaciones de los ríos. TRITON puede abordar ambos y proporcionar más información sobre el impacto de las inundaciones”, dijo Kao. “Si tiene esta información de dumping, puede superponerla a los activos y evaluar cuáles están en riesgo y cuáles no”.

En otro caso de prueba, el equipo simuló una inundación de 2017 en el área metropolitana de Houston causada por el huracán Harvey. La simulación abarcó 10 días y se basó en dos configuraciones de hardware diferentes: una que usa múltiples CPU y otra que usa múltiples GPU. Los resultados mostraron correctamente la ventaja de la inundación. Modelo Diseñado para ejecutarse en una configuración multi-GPU. Incluso la configuración de hardware más pequeña (un nodo de cómputo con seis GPU) completó la simulación más rápido que la configuración de múltiples CPU de 64 nodos más potente.

Como conjunto de herramientas de código abierto, TRITON está disponible gratuitamente y se puede utilizar en una variedad de plataformas informáticas, desde computadoras portátiles y de escritorio hasta supercomputadoras. Los miembros del equipo de investigación están constantemente desarrollando nuevas funciones y trabajando en algoritmos para ampliar las capacidades existentes al nivel operativo.

«TRITON será una base para que sigamos construyendo sobre él, y lo llamamos un juego de herramientas por una razón. Seguimos construyendo para que sea más útil, esa es nuestra visión. Con más poder de cómputo y precios más bajos, eventualmente todos deberían tener mayor potencial para utilizar estas capacidades para simular mejor las inundaciones».


El estudio explora las incertidumbres en las estimaciones del riesgo de inundación


más información:
M. Morales-Hernández et al, TRITON: un modelo de inundación hidrodinámica 2D de código abierto, multigráfico y de código abierto, Modelado ambiental y software (2021). DOI: 10.1016 / j.envsoft.2021.105034

La frase: El nuevo modelo aprovecha la potencia de la supercomputación para una simulación de inundación más precisa (28 de julio de 2022) Consultado el 28 de julio de 2022 en https://phys.org/news/2022-07-harnesses-supercomputing-power-accurate-simulations.html

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